太陽能板制造過程繁雜,經(jīng)過熔爐拉棒、芯片切片后,還要用酸性溶液、高溫來制造出深藍色的太陽能電池,不過隨著有機太陽能技術(shù)愈加成熟,未來或許只要復涂一層太陽能電池“油漆”,就能讓任何物品發(fā)電。
太陽能價格過去40年降幅高達99%,但新型太陽能涂料有望再次改變市場。美國堪薩斯大學物理學與天文學副教授Wai-LunChan表示,若太陽能涂料研發(fā)成功,就不需要用昂貴的設備制造太陽能電池,進一步降低太陽能技術(shù)成本。
過去也有許多團隊著手研究太陽能電池涂料,像是美國水牛城大學2013年與澳洲墨爾本理工大學在2017年都有推出相關(guān)成果,但皆因為電池難吸收光線而作罷,澳洲研究員更稱太陽能涂料是5年內(nèi)不可能上市的產(chǎn)品。
那么要如何突破困境呢?一般晶體硅太陽能是種多層結(jié)構(gòu),由上下電極與P型、N型半導體等構(gòu)成,當半導體吸收陽光時,PN結(jié)會產(chǎn)生電子電洞對(electron-holepair),帶正電的電洞與帶負電的電子會分別向P型半導體與N型半導體移動,進而產(chǎn)生電流與電壓。
而在有機太陽能設計中,主動層是把電子施體(donor)與電子受體(acceptor)兩種有機材料均勻混合而成,電極與半導體也都會溶解成液體狀態(tài),需要先進行分層才能接線發(fā)電,除此之外,有機材料內(nèi)部的電子也不會移動,因此許多電子缺少配對物“電洞”。
根據(jù)堪薩斯大學團隊研究,他們發(fā)現(xiàn)2D半導體二硫化鉬的原子層可產(chǎn)生多個自由電子(FreeElectrons),這些電子不會受缺少電洞影響,能在外電場的作用下發(fā)生定向運動,進而產(chǎn)生電流。
根據(jù)團隊發(fā)布在《JournalofAmericanChemicalSociety》的研究,目前已經(jīng)研發(fā)出能用印刷制造、甚至變成特殊涂料的太陽能電池,除此之外,材料不僅便宜,還容易制造。Chan指出,未來科學家或許能用這概念,制造出能用來畫畫的太陽能技術(shù)。
不過現(xiàn)在有機太陽能涂料還有許多進步空間,目前團隊尚未公布轉(zhuǎn)換效率或是相關(guān)原型,其他實驗室轉(zhuǎn)換效率也僅15%,更存在著耐用性、穩(wěn)定性等問題,但若太陽能染料研發(fā)有成,原先就具有輕薄、低成本、易回收、可撓優(yōu)勢的有機太陽能,將再添新戰(zhàn)力。
資訊來源:慧聰涂料網(wǎng)
圖片來源:網(wǎng)絡